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Das sprunghafte oder unvorhersehbare Verhalten neuer Dünnschichttransistoren sollte diese Forschungsrichtung nicht entkräften

Abbildung 1. Struktur des Source-Gate-Transistors (SGT) und Ausgangseigenschaften. a) Schematischer Querschnitt des oberen verschachtelten SGT-Gates, mit Betonung des kapazitiven Septums an der Source-Kante im Einschub. Leistungsmerkmale aus der veröffentlichten Literatur in verschiedenen Materialsystemen, Wiedergabe mit Genehmigung: b) Niedertemperatur-Polysilizium (LTPS) SGT (Nachdruck aus Lit. [9] unter einer Creative Commons Attribution CC-BY-NC-SA-Lizenz); c) InGaZno (IGZO) mit SGT-Graphenkontakt (Nachdruck aus Lit. [28] mit Genehmigung von AIP Publishing); d) Silizium (SiNW) SGT-Nanodraht (Nachdruck aus Lit. [29] unter einer Creative Commons CC BY-Lizenz); e) ZnO-Nanoblatt (NS) SGT (Nachdruck aus Lit. [30] unter einer Creative Commons CC BY-Lizenz); f) IGZO SGT mit Schottky-Kontakt (Nachdruck aus Ref. [16] Unter einer Creative Commons Attribution CC BY-Lizenz. Bildnachweis: DOI: 10.1002 / aelm.202101101

Forscher der Universität Surrey und des Max-Planck-Instituts in Stuttgart haben eine Reihe von Empfehlungen entwickelt, die zu einer Explosion der Forschungsbemühungen an unkonventionellen elektronischen Geräten führen könnten.

Transistoren sind die kleinen elektronischen Schalter und Verstärker, die die elektronischen Schaltkreise bilden, die alle modernen Technologien unterstützen. Dünnschichttransistoren (TFTs) werden aus kostengünstigen Materialien und Technologien hergestellt, wodurch großflächige Schaltungen wirtschaftlich hergestellt werden können. Typische Anwendungen sind Displays, Bildgebungsmatrizen und viele neue Sensoren und tragbare Anwendungen.

Wenn Wissenschaftler neue Materialkombinationen erforschen, um TFTs zu entwickeln, die auf unberechenbares oder unerwartetes Verhalten stoßen, verlassen sie diese Forschungsrichtung und betrachten verschiedene Materialien. Die Ergebnisse des Teams um Sarri deuten jedoch darauf hin, dass ihr Kurswechsel möglicherweise verfrüht ist und sie möglicherweise eine wichtige Untersuchung verpassen. Einige Eigenschaften ineffizienter TFTs können Kennzeichen eines nicht optimierten Source-Transistor-(SGT)-Verhaltens sein. SGTs, eine Klasse von TFTs, die an der University of Surrey erfunden und perfektioniert wurde, schneiden bei üblichen Messungen der TFT-Leistung schlecht ab, haben jedoch erhebliche Verstärkungs- und Standardisierungsvorteile, was sie für eine wachsende Zahl neuer Anwendungen nützlich macht, beispielsweise nicht wahrnehmbare Technologien und Umweltsensoren.

In ihren letzten Beiträgen zu fortschrittliche elektronische Materialien In der Zeitschrift präsentierte das Forschungsteam mehrere Beispiele, die Fälle veranschaulichen, in denen sich ein enttäuschendes TFT-Verhalten in einen leistungsstarken SGT-Prozess verwandeln kann. Sie teilen eine geheime Komponente, die oft übersehen wird, aber für eine erfolgreiche Transistorrealisierung unerlässlich ist, insbesondere die relativen elektrostatischen Eigenschaften der Halbleiter und Isolatorschichten im kritischen Bereich des Transistors. Sie empfehlen Folgendes:

  • Zunächst müssen die Forscher eine Source-Barriere schaffen, die hoch genug ist, um sicherzustellen, dass die Source-Region unter allen Vorspannungsbedingungen eine deutlich höhere Impedanz aufweist als der Kanal. Dies ist eine Voraussetzung für die SGT-Funktion.
  • Wichtig ist, Material und Dicke der aktiven und dielektrischen Schichten so zu wählen, dass der Sättigungskoeffizient deutlich unter 0,3 und idealerweise nahe 0,1 bleibt, um eine Verstärkung von niedrigeren Spannungen zu ermöglichen.
  • Halten Sie die Source-Gate-Überlappung auf mindestens das 100-fache der Dicke des Halbleiters, um sicherzustellen, dass der Drainstrom durch Ladungsinjektion von der Masse der Source gesteuert wird, wodurch die Empfindlichkeit des Transistors gegenüber Temperatur und Änderungen während der Herstellung verringert wird.
  • Bauen Sie eine Seitenfeldreliefstruktur an der Source-Elektrode auf, um die Sättigung zu verbessern und die Verstärkungsleistung zu erhöhen.

Dr. Hagen Kluck vom Max-Planck-Institut sagte:

„Obwohl es immer vorzuziehen ist, optimale Verbindungseigenschaften zu erzielen, ist dies nicht immer möglich. Auch dann können durch die durchdachte Abstimmung von Materialien und Verfahren auf die gewünschten Anwendungsanforderungen nützliche Funktionen abgeleitet werden. Ingenieure haben jetzt die Möglichkeit, der Reihe nach zu optimieren.“ um die Leistung zu ändern oder für eine andere wünschenswerte Eigenschaft. Es hat viele Jahre und die Bemühungen vieler Forscher gedauert, um die Dünnschichttransistor-Technologie auf den aktuellen Stand zu bringen. Es mag noch ein langer, aber interessanter Weg für die Entwicklung von Nicht-Standard-Bauelementen vor sich liegen.“

Dr. Radu Spuria, Senior Lecturer am Surrey Institute of Advanced Technology, sagte:

„Die jüngste Zunahme an Veröffentlichungen, die über Source-Gate-Transistoren in verschiedenen Materialsystemen berichten, zeigt, wie beliebt dieser Transistortyp ist. Es ist sehr wahrscheinlich, dass viele andere Experimente abgebrochen wurden, als der erwartete Dünnschichttransistorbetrieb nicht zustande kam, und die Gelegenheit ignoriert wurde.“ Wir glauben, dass unsere Empfehlungen für viele Forschungsgruppen eine nützliche Referenz für die Entwicklung leistungsstarker elektronischer Systeme sein werden, die über die aktuelle Vision des Internets der Dinge hinausgehen.“


Vereinfachtes Schaltungsdesign könnte die Herstellung von Wearables revolutionieren


Mehr Informationen:
Eva Bestelink et al., Die geheime Zutat für außergewöhnliche verbindungsgesteuerte Transistoren, fortschrittliche elektronische Materialien (2021). DOI: 10.1002 / aelm.202101101

Präsentiert von der University of Surrey

das Zitat: Ungleichmäßiges oder unerwartetes Verhalten neuer Dünnschichttransistoren sollte diesen Forschungstrend nicht zunichte machen (2021, 16. Dezember) Abgerufen am 16. Dezember 2021 von https://techxplore.com/news/2021-12-iruate-unuable- Verhalten-Dünnschicht-Transistoren. html

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